电磁辐射信号在金属矿岩中的传播
电磁辐射探伤机在矿产资源开发中的应用研究
电磁辐射探伤机在矿产资源开发中的应用研究引言：随着现代科技的不断发展，对于矿产资源的探测和开发也越来越重要。
在矿产资源的开发过程中，准确、高效地探测地下矿体的位置、规模和质量分布是至关重要的。
电磁辐射探伤机作为一种现代化的矿物资源勘探工具，已经在矿产资源开发中得到了广泛应用。
本文将重点探讨电磁辐射探伤机在矿产资源开发中的应用研究，并探讨其在矿物探测、矿床预测和资源量评估等方面的应用。
一、电磁辐射探伤机的工作原理和技术特点电磁辐射探伤机是一种利用电磁波辐射特性进行矿物探测的仪器。
它通过发送电磁波进入地下，然后依据不同矿石对电磁波的吸收和反射特性，来实现对地下矿体的探测。
这种仪器可以根据探测目标选取不同的工作频段，从而实现对不同矿石的探测和分析。
此外，电磁辐射探伤机具有探头精度高、探测速度快、操作简便等特点，使其在矿产资源开发中具有广泛的应用前景。
二、电磁辐射探伤机在矿物探测中的应用1. 矿区勘探：电磁辐射探伤机可以通过扫描地下矿体产生的电磁场信号，来确定矿区的地质构造和矿石分布情况。
这种方法具有非破坏性、探测速度快的优势，可以辅助矿区勘探工作的实施，提高勘探效率和准确性。
2. 矿石品质分析：电磁辐射探伤机可以根据不同矿石对电磁波的吸收和反射特性，对矿石的品质进行分析和评估。
通过测量矿石产生的电磁辐射信号的频率、振幅和相位等参数，可以判断矿石的物理性质和成分，对矿石的品质进行定量评估，从而为矿产资源开发提供重要的参考依据。
三、电磁辐射探伤机在矿床预测中的应用研究1. 地质结构勘测：电磁辐射探伤机可以通过测量地下矿体产生的电磁辐射信号，对地下的地质结构进行勘测。
通过分析矿体产生的电磁辐射信号的频率、振幅和相位等参数，可以判断矿体的形态、大小和深度等信息，为矿床预测提供重要的参考依据。
2. 矿体探测：电磁辐射探伤机可以通过测量地下矿体产生的电磁辐射信号，对地下矿体进行探测。
通过分析矿体产生的电磁辐射信号的特征，可以确定地下矿体的位置、规模和形态等信息，为矿床的开发与利用提供重要的参考。
《中国钨业》2019年总目次
·行业管理·在中国钨业协会六届八次理事会上的讲话陈全训（1-1）履行宗旨、搭桥干事，推进钨行业高质量发展———中国钨业协会六届八次理事会工作报告丁学全（1-4）·市场贸易·我国钨业高质量发展的思考刘良先（1-10）·地质·采矿·选矿·地层围岩对华南脉状钨矿床的成矿控制作用研究述评吴开兴,王永航,孙涛,郭小飞,胡咏梅,陈陵康,刘卫明（1-22）赣南钨矿山通风系统共性问题分析与优化实践汪光鑫,苑栋,张树标（1-32）钨矿浮选捕收剂研究现状及新药剂的制备与工业应用许海峰,李文风,陈雯（1-37）江西崇仁聚源钨矿床地质特征及成因探讨陈立泉,刘春生,李宗朋,周先军（2-1）纵向导波在钢绞线中传播及缺陷检测数值模拟蒋欢,朱品竹,郑场松,何文（2-8）中深孔崩矿崩落法在下垄钨业的应用叶际寰,李春,古和成,王志聪,叶光祥（2-16）基于三维仿真系统延深矿井通风系统优化研究苑栋,袁建文,汪光鑫,钟健民,叶光祥（2-23）某石英脉型钨锡矿石工艺矿物学研究及可选性分析洪秋阳,李波,梁冬云,董天颂（2-29）不同地形和粗糙度下尾矿库溃坝模拟研究李金羽,王光进,崔博,赵冰,艾啸韬（3-1）电磁辐射信号在金属矿岩中的传播万国香,王其胜,李夕兵,蔡十华（3-7）尾砂料浆L 型管道自流输送试验研究杨宁,尹贤刚（3-12）越城岭界牌矿区夕卡岩型铜钨矿石工艺矿物学研究肖荣,杜芳芳,雷源保,郭爱民,谭仕敏（3-17）基于新型离心选矿机的联合流程回收钨细泥试验研究周晓文,杨志兆,张永兵,耿亮（3-24）复杂难选低品位黑白钨矿可选性试验研究张婷,李平,李振飞（3-30）柱-机联合工艺在低品位白钨矿回收中的应用实践张健,郭建根,王旭（3-36）江西寻乌湖岽钨矿成矿年代学及成矿流体特征漆富勇,彭琳琳,尹积扬,黄建,罗剑（4-1）石英脉型钨矿山中深孔爆破震动规律分析与预测谢世勇,叶光祥,叶际寰,李春,张树标（4-8）某钨矿地下开采诱发地表构筑物沉降研究徐锋,肖春瑜,王丹,李江红,许威,徐文锋（4-14）湖南某低品位钨矿工艺矿物学研究蒋英,梁冬云,李波（4-20）SLon 离心机分选钨锡微细粒级矿泥的工艺试验易凡,陈禄政,熊涛,黄会春,李华,李振飞（4-26）磨矿浓度的串级PID 控制郭文萍,刘述春,陈清,曾令挥（4-32）江西大吉山钨多金属矿勘查新进展与资源潜力吴明珠,邱凯,谢明璜（5-1）浒坑钨矿南部区段矿床类型及赋存规律初探孙最强,周孝满,何维基,江辉（5-6）几种岩石点荷载强度与单轴抗压强度之间的关系研究郭延辉,侯克鹏,蒋军,牛向东（5-13）某钨多金属矿尾矿水处理与回用试验研究尚兴科,周晓彤（5-18）新型捕收剂ZL 在白钨浮选中的应用吴海燕,戚光荣,林辉（5-25）从细粒钨锡混合精矿中分离白钨矿的试验研究付广钦,周晓彤,邓丽红,关通（5-31）湖北通城县大坪钨矿地质特征及找矿方向尹近,徐兴宽,张文胜,田彩霞,薛哲,龙兴跃（6-1）蒙古国西部乌兰乌拉钨矿床地质特征及找矿方向刘亚朋,张帅,石传军,孟祥熙,李江鹏,张发山（6-9）皖南某低品位钨银矿浮选工艺研究杜淑华,潘邦龙,夏亮（6-14）湖南某钨矿XRT 射线智能选矿机预选抛废研究与应用贾妮（6-20）某多金属选矿厂磨矿分级工艺优化研究黄伟生,王忠海,刘杰,徐涛（6-25）《中国钨业》2019年总目次题目期页题目期页第6期·冶金·材料·折点氯化法除钨冶炼厂氨氮废水研究陈星宇,马鑫铭,史明,唐忠阳,刘旭恒,黄少波,赵中伟（1-45）钨渣回收利用技术研究现状谢建清（1-50）不同单斜仲钨酸铵在惰性气体中的热分解研究王玥,陈杉杉,马丽丽,林高安（1-58）难熔金属溅射靶材的应用及制备技术王晖,夏明星,李延超,刘啸锋,蔡小梅,白润,张新（1-64）超音速火焰喷涂86WC-10Co-4Cr涂层的抗氧化性能刘宝刚,谢颖,王倩,陶楠,李鸿娟（1-70）高比重钨合金注射成形工艺研究王威（2-34）高钙白钨矿分解工业试验研究杨运光,万林生,龚丹丹（2-39）球形钨粉的制备及粉末特性研究张莹莹,刘国辉,周武平,熊宁,王广达（2-43）金相分析在YG类硬质合金中的应用朱二涛,张久兴,杨新宇,羊建高,潘亚飞（2-50）新型X射线屏蔽涂料的制备及其性能研究张静,冯建,伍方,李邦怿,朱玉斌（3-41）WO42-对红色荧光粉Na2CaSiO4颐Eu3+发光性能的影响研究隆金桥,崔连胜,姚鹏飞,刘晓凤,谭能文,舒韦（3-46）退火温度对TaW12合金组织性能的影响张新,王晖,李延超,李来平（3-51）细颗粒蓝色氧化钨制备工艺研究余春荣,谢中华,徐双,陈亿,黄亮（4-36）粉末粒度对超粗晶硬质合金性能影响的研究汤昌仁,梁瑜,郭永忠,陈玉柏,杨树忠（4-41）超细晶硬质合金混合料的球磨混料机制唐炜,肖颖奕,杨树忠,张帆,文小强,许洋（4-47）不同偏压下Cr/CrCN涂层在3.5%NaCl环境下的电化学及摩擦学行为朱瑞源,陈颢,郭圣达,羊求民,陈丽勇（4-55）低温离解高温自还原制备细颗粒蓝色氧化钨陈升（4-62）724型阳离子树脂从钨酸铵溶液吸附除镁的动力学张永会,杨亮（5-36）碳酸钙沉淀法从钨酸钠溶液中深度脱除磷的研究方君娟,王水龙,杨亮（5-42）网状结构硬质合金发展现状唐炜,郭永忠,杨树忠,张帆,肖颖奕,谭敦强（5-46）超音速等离子喷涂WC10Co4Cr涂层干湿条件下的摩擦磨损性能研究徐一,于修水,蒋穹,唐建成,张思宇（5-54）稀土金属对超细晶WC-Co硬质合金组织和性能的影响杨树忠,唐炜,肖颖奕,王玉香,张帆（5-59）钎焊工艺对钨/钢焊缝组织结构和焊接强度的影响郑春财（5-65）高纯均相针状紫色氧化钨制备工艺研究谢中华,余春荣,汪壮瀚,徐双,陈亿,黄亮（5-71）添加锰对WC-8Co硬质合金组织和性能的影响唐启佳,李重典,李锐（6-30）Mo-0.7%La合金热处理后的微观组织稳定性研究刘仁智,张铁军,安耿（6-36）钨渣脱水过程中加压过滤机的应用实践余春荣,黄亮,徐双,李跃海,陆晓晖（6-43）WC粉末碳化工艺与球磨时间对亚微晶硬质合金显微组织与性能的影响刘志芳,梁瑜,钟腾飞,郭永忠,覃伟坚,汤昌仁（6-48）团粒/基体体积比对网状结构硬质合金组织结构及性能的影响唐炜,杨树忠,郭永忠,肖颖奕,欧立明,谭敦强（6-54）高纯钨的制备及粒度影响研究郑艾龙,吴传露,杨益航,黄志民,陈俊卿,叶铭海（6-61）·环保·分析·上饶市矿山地质环境影响评估及防治建议舒顺平,舒仲强,何登华（3-55）全谱直流电弧发射光谱法同时测定钨中19种杂质元素吴冬梅,赵燕秋,付国余（3-60）ICP-OES法测定钼精矿及焙烧钼精矿中的钨量刘鸿,谢璐,杨峰（3-65）二苯硫脲泡塑富集测定钨矿中的金马怡飞,汪广恒,柯艳,高文旭,王恒（4-66）电感耦合等离子体发射光谱法同时测定钨锡矿中6种元素李延超,梁静,李来平,刘啸峰,林小辉,杨毅超,张国君（4-70）ICP-OES法测定碳化钨中的高含量铬陈焕涛,李盛意（4-75）·机械·自动化·基于深度相机的矿斗载矿量的测量方法杨文龙,马保亮,陈辰（6-69）·其他·厦门钨业钨产业领域在华专利布局分析鄢春根,王志强,黄桂花,徐笑阳,成飞（1-75）株洲硬质合金集团有限公司钨产业专利布局分析鄢春根,廖睿,徐笑阳（2-67）我国钨产业现状及战略储备思考袁博,孙立楠,王国平,刘良先（2-74）77第34卷《电弧焊和等离子焊接、切割用钨电极》国家标准解析王芦燕,于月光,彭鹰,李曹兵,张宇晴（3-69）《中国钨业》2019年第34卷总目次（6-76）·行业信息·柿竹园公司喜获国家科学技术进步二等奖（1-9）；敬告作者（1-31）；《中国钨业》征稿征订启事（1-80）；敬告作者（2-15）；柿竹园公司喜获湖南省科技进步二等奖（2-22）；《中国钨业》征稿征订启事（2-28）；《中国发明与专利》杂志征稿征订启事（2-38）；《中国钨业》来稿须知（2-49）；中国钨业协会六届十七次主席团会议在赣州召开（2-78）；《中国钨业》征稿征订启事（3-6）；敬告作者（3-11）；《中国钨业》中青年编委招募（3-77）；柿竹园公司上半年实现“双超”（3-78）；《中国钨业》来稿须知（4-40）；敬告作者（4-46）；《中国钨业》征稿征订启事（4-54）；敬告作者（5-12）；《中国钨业》来稿须知（5-30）；《中国钨业》征稿征订启事（5-41）；柿竹园公司开展“红旗班组”创建活动（5-64）；更正说明（5-77）；《中国钨业》专题稿约（5-78）；中国钨业协会六届十九次主席团会议召开（6-8）；《中国发明与专利》杂志征稿征订启事（6-19）；《《中国钨业》征稿征订启事（6-24）；敬告作者（6-35）；中国钨业》专题稿约（6-75）78。
广域电磁法在金属矿山深部找矿中的应用
77矿产资源M ineral resources广域电磁法在金属矿山深部找矿中的应用谢宇飞甘肃省地质调查院，甘肃 兰州 ７３００００摘 要：广域电磁法（ＷＥＭ）作为一种先进的地球物理勘探技术，已经在金属矿山深部找矿中显示出其显著的潜力和应用价值。
ＷＥＭ利用电磁波探测地下结构，尤其擅长于识别和定位高电导率的金属矿物。
在深部矿物勘探领域，ＷＥＭ不仅提供了一种穿透深层地壳的手段，还能够在复杂的地质环境中实现精确探测。
本文将探讨ＷＥＭ的工作原理、技术优势、以及其在金属矿山深部勘探中的应用。
特别关注的是ＷＥＭ在数据处理、三维建模、与其他勘探方法的结合使用以及技术创新方面的进展，旨在全面理解ＷＥＭ在深部找矿中的潜力和挑战。
关键词：广域电磁法；金属矿山；深部找矿；应用中图分类号：Ｐ６３１．３２５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２４）０３－００７７－３Application of Wide Area Electromagnetic Method in Deep Exploration of Metal MinesXIE Yu-feiＧｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ Ｇａｎｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００００，ＣｈｉｎａAbstract: Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｅｔｈｏｄ （ＷＥＭ）， ａｓ ａｎ ａｄｖａｎｃｅｄ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｈａｓ ｓｈｏｗｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｄｅｅｐ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｍｉｎｅｓ． ＷＥＭ ｕｔｉｌｉｚｅｓ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｗａｖｅｓ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ， ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ａｄｅｐｔ ａｔ ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ａｎｄ ｌｏｃａｔｉｎｇ ｈｉｇｈ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔａｌ ｍｉｎｅｒａｌｓ． Ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｄｅｅｐ ｍｉｎｅｒａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ， ＷＥＭ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｄｅｅｐ ｃｒｕｓｔ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｅｎａｂｌｅｓ ｐｒｅｃｉｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｗｉｌｌ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ， ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＷＥＭ ｉｎ ｄｅｅｐ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｍｉｎｅｓ． Ｓｐｅｃｉａｌ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｉｓ ｐａｉｄ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ＷＥＭ ｉｎ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ３Ｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ， ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｕｓｅ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ， ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ， ａｉｍｉｎｇ ｔｏ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｎｄ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｏｆ ＷＥＭ ｉｎ ｄｅｅｐ ｍｉｎｅｒａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．Keywords: Ｗｉｄｅ ａｒｅａ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ； Ｍｅｔａｌ ｍｉｎｅｓ； Ｄｅｅｐ ｍｉｎｅｒａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ； ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ收稿日期：２０２３－１２作者简介：谢宇飞，男，生于１９９２年，汉族，甘肃天水人，本科，工程师，研究方向：地球物理重磁电固体矿产勘查。
《2024年多因素作用下受载煤岩体电磁辐射规律实验研究》范文
《多因素作用下受载煤岩体电磁辐射规律实验研究》篇一一、引言随着对矿产资源开采的不断深入，煤矿安全成为亟待解决的重要问题。
在煤矿生产过程中，受载煤岩体的稳定性和安全性直接关系到矿井的安全。
近年来，电磁辐射技术在煤矿安全监测中得到了广泛应用。
本文旨在通过实验研究多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的规律，为煤矿安全生产提供理论依据和技术支持。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验所使用的煤岩体样品取自某煤矿，经过加工处理后，得到符合实验要求的样品。
2. 实验方法（1）制备不同因素（如应力、温度、湿度等）下的煤岩体样品；（2）采用电磁辐射监测设备对受载煤岩体进行实时监测；（3）记录并分析不同因素作用下煤岩体电磁辐射的变化规律；（4）结合理论分析和数值模拟，探讨多因素作用下煤岩体电磁辐射的机理。
三、实验结果与分析1. 单因素作用下煤岩体电磁辐射规律（1）应力作用下：随着应力的增加，煤岩体电磁辐射强度逐渐增大，呈现出明显的正相关关系；（2）温度作用下：温度对煤岩体电磁辐射的影响表现为在一定范围内，随着温度的升高，电磁辐射强度先增大后减小；（3）湿度作用下：湿度对煤岩体电磁辐射的影响较小，但湿度变化会影响煤岩体的物理性质，进而影响电磁辐射的传播。
2. 多因素作用下煤岩体电磁辐射规律在多因素（如应力、温度、湿度等）共同作用下，煤岩体电磁辐射表现出复杂的非线性变化规律。
通过实验数据和理论分析，发现多因素之间存在相互作用和影响，共同决定了煤岩体电磁辐射的强度和频率。
3. 煤岩体电磁辐射机理探讨结合实验结果和理论分析，认为煤岩体在受载过程中会产生微裂纹和损伤，这些微裂纹和损伤会改变煤岩体的物理性质和电性性质，从而产生电磁辐射。
多因素作用下，微裂纹和损伤的扩展和演化规律发生变化，导致电磁辐射的强度和频率发生变化。
四、讨论与结论本文通过实验研究多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的规律，得出以下结论：1. 应力是影响煤岩体电磁辐射的主要因素之一，随着应力的增加，电磁辐射强度逐渐增大；2. 温度对煤岩体电磁辐射的影响表现为先增大后减小，存在一个最佳温度范围；3. 湿度对煤岩体电磁辐射的影响较小，但会影响煤岩体的物理性质和电性性质；4. 多因素之间存在相互作用和影响，共同决定了煤岩体电磁辐射的强度和频率；5. 煤岩体在受载过程中产生的微裂纹和损伤是电磁辐射产生的主要原因。
矿物材料对电磁波的吸收特性及其应用
第5期2006年10月 矿产综合利用M ulti purpose Utili za ti on of M i n era l Resources No .5O ct .2006 综合评述 矿物材料对电磁波的吸收特性及其应用管登高1,王树根2(1.成都理工大学材料与化学化工学院,四川 成都 610059;2.中国地质科学院矿产综合利用研究所,四川 成都 610041) 摘要:分析了矿物的宏观电磁参数(σ、μ′、μ″、ε′、ε″)对电磁波吸收性能的影响及其在地质、冶金和材料科学中的应用。
结果表明,矿物的电磁参数会影响其波阻抗与空气阻抗的匹配程度,提高阻抗匹配程度,可降低矿物对入射电磁波的反射,增加矿物对进入其内部的电磁波的吸收;矿物对电磁波的吸收损耗取决于该矿物的电磁参数及电磁波的频率f;不同矿物的导电性、介电损耗和磁损耗特性差异较大,矿物电磁参数随频率的改变而改变。
搞清矿物的电磁特性对地质遥感、矿冶工程以及电磁功能材料制备有较强的实用意义。
关键词:矿物材料;电磁参量;吸波特性;电导率;介电常数;磁导率中图分类号:P579 文献标识码:A 文章编号:100026532(2006)0520017205 地质过程中形成的数量众多、不同类型的矿物和岩石对入射电磁波有一定的反射、吸收、散射和透射性能。
这既是遥感测量和矿产资源普查的前提,也是鉴定、分离矿物及其利用矿物制备电磁功能材料的物理依据。
在电子和信息时代,信息的产生、传递、接收、处理和存储要以电磁波为载体,地球表面的矿物和岩石对电磁波的不同吸收反射性能会对信息的传播产生明显的影响。
随着电子电气设备的大量应用,电磁空间环境污染日益严重,市场对电磁波屏蔽吸收材料的数量和品质有了更高的要求。
天然矿物成本低廉,若将某些具有优异电磁特性的天然矿物经过特殊处理,可研制出低成本高性能的这类功能材料。
因此,研究矿物对电磁波的吸波性能及其应用具有重要的现实意义。
1 矿物对电磁波的吸收1.1 矿物对电磁波的吸收作用具有一定能量的电磁波入射到矿物表面时,由于矿物的波阻抗与空气的波阻抗不匹配,电磁波会被反射回空气中。
采矿地球物理(07煤岩变形破裂的电磁辐射)
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中国矿业大学
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煤样变形破坏的EME分布 140 120 100
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图7-2 7煤的试验结果
载荷/KN
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煤样变形破坏的P-t曲线 40
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从上述分析可以得出，煤岩体产生电磁辐射， 源于煤岩体的非均质性，是由应力作用下煤岩体中 产生非均匀变速形变而引起的。受载煤岩体中发生 以下电荷(或带电粒子)运动过程：
（1）煤岩材料变形及破裂时能够产生电磁场， 有两种形式：一种是由电荷，特别是试样表面积累 电荷引起的库仑场(或准静电场)；另一种是由带电 粒子作变速运动产生的电磁辐射，是一种脉冲波。
中国矿业大学
China University of Mining & Technology
发射出来的这些低速运动带电粒子在电场的 作用下加速，当带电粒子碰撞到周围环境介质的 分子或原子，或碰撞到周围的煤岩体裂隙表面时 会减速，在其变速运动过程中会产生电磁辐射。 后者形成的电磁辐射也叫韧致辐射。由于可能形 成了大量的带电粒子，因此会产生从低频电磁辐 射到x光的宽频带电磁辐射。
电磁辐射信号在金属矿岩中的传播
电磁辐射信号在金属矿岩中的传播万国香; 王其胜; 李夕兵; 蔡十华【期刊名称】《《中国钨业》》【年(卷),期】2019(034)003【总页数】5页(P7-11)【关键词】衰减; 纵波; 电磁信号; 电导率【作者】万国香; 王其胜; 李夕兵; 蔡十华【作者单位】嘉应学院物理与光信息科技学院广东梅州 514015; 嘉应学院土木工程学院广东梅州 514015; 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙 410083;江西师范大学物理与通信电子学院江西南昌 330027【正文语种】中文【中图分类】TU452近年来，岩石受力变形破裂过程中产生的电磁辐射信号备受人们的关注[1-5]。
研究者开展了大量的室内实验来探测该种电磁信号，并试图研究它的产生机制[6-10]。
岩石破裂电磁辐射效应的研究，对于地震预测或者金属矿山冲击地压危险性的监测等均有重要的研究价值。
金安中等人开展了野外爆破试验，在爆点附近记录到了中低频电磁信号，并说明该信号受岩石属性、爆破能量以及观测距离和方向等众多因素的影响[11]。
赵扬锋等[12]人研究结果表明岩石变形破裂产生的电荷信号受应力变化速率的影响，在应力变化速率大时，会有较强的电荷信号出现。
宋大钊等[13]人研究了煤岩体损伤破坏过程中的能量转化机制，并建立了受载煤岩体的电磁辐射能与耗散能两者间的关系。
赵伏军等[14]人试验结果表明，岩石破碎过程中产生的声发射和电磁辐射信号波形变化与刀具侵入的载荷曲线均呈跃进式特征，且具有较好的一致性；声发射和电磁辐射信号随加载速率增加而增强。
为了解释所探测到的岩石电磁信号，人们提出了各自不同的观点，比如“动电效应”，裂纹尖端电荷运动、微破裂产生电偶极子、偶电层[4，10，22]的观点、电子发射激发空气、天然半导体效应[7]、压电压磁效应[6-7]等，目前关于电磁辐射的产生机制还没有定论[8]。
Yoshida等[15]试验结果表明，与非压电岩石的试验结果相比，他们认为压电性是岩石破裂产生电磁信号的最重要的产生机制。
岩石破裂过程中电磁辐射信号特征研究
４７０
物探化探计算技术
４１ 卷
律。２００４年，Ｓｏｔｏｌｏｎｇｏ－Ｃｏｓｔａ等 提 ［１６］ 出 了 地 震 的 Ｆｒａｇｍｅｎｔ－Ａｓｐｅｒｉｔｙ模型（即 ＳＣＰ 模型），他 们认为 地震能量 的 释 放 与 模 型 中 碎 片 （Ｆｒａｇｍｅｎｔ）大 小 的 分布有关，并且认为 破 裂 过 程 是 一 种 长 程 相 互 作 用 的现象，属于非广延问题。于是他们 利用 Ｔｓａｌｌｉｓ熵 的最大熵原理推导 出 地 震 的 能 量 分 布 函 数，该 函 数 可以描述更广能量范围内的地震能量分 布情况。随 后该 模 型 被 用 于 一 系 列 地 震 研 究 中［１７－１９］。Ｃｈｍｅｌ 等 修 ［１５］ 改了 Ｓｉｌｖａ［１７］推 导 出 的 能 量 分 布 函 数，并 将 其用于分析岩石破裂过 程 中 犈犕犈、犃犈 和 破 裂 发 光 （犉犔）信 号 的 能 量 分 布 情 况 ，三 类 信 号 的 拟 合 结 果 都 很好。因此，这里尝试用 Ｃｈｍｅｌ等 改 进 的 能 量 分 布 函数来分析 岩 石 破 裂 过 程 中 犈犕犈 的 能 量 特 征，推 测岩石破裂类型和裂纹的发育过程。
由于 ＧＲ 定律所表现的对数－线性关系 不能 描 述 地 震 目 录 中 震 级 过 大／过 小 的 地 震 事 件 ，因 此 人 们 一直在寻找可以描述更广震级范围内地震事件的定
收 稿 日 期 ：２０１８０３２９ 基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 （４１００４０２９） 第 一 作 者 ： 张 雪 娟 （１９９０－ ），女 ，硕 士 ，主 要 从 事 岩 石 电 磁 实 验 的 研 究 ，Ｅｍａｉｌ：２２３５４７０４９９＠ｑｑ．ｃｏｍ。
关 键 词 ： 岩 石 破 裂 ；电 磁 辐 射 ；声 发 射 ；非 广 延 分 析 ；ｂ 值 ；统 一 等 待 时 间 定 标 律 中 图 分 类 号 ：Ｐ６３１．２ 文 献 标 志 码 ：Ａ 犇犗犐：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１１７４９．２０１９．０４．０５
电磁辐射法在岩爆监测中的应用
ＩＳ １ｏ Ｓ Ｎ ｏ ５—２ ６ ７３ ＣＮ ４ —１ １ ／ Ｄ ３ ２５Ｔ
矿 业研 究与开发 第 ２ ６卷 第 １ 期
ＭＩ Ｎ ＮＩ Ｇ Ｒ ＆ Ｄ，Ｖ ｌ ２ Ｎｏ １ ｏ ， ６， ．
２０ ０６年 ２月
Ｆｂ ２０ ｅ ，０６
次。 由此 ， 出 了一 种 新 的预 测 岩 爆 等 矿 井 动 力灾 提
关键 词： 岩爆； 电磁 辐射 法； 地压监测 ； 巷道掘进
中图分类号 ：Ｄ ２ Ｔ ３４ 文献标 识码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ５— ７ ３ ２０ ） １— ０ ９— ２ １０ ２ ６ （ ０ ６ ０ ０６ ０
电 磁 辐 射 法 在 岩 爆 监 测 中 的 应 用
刘建辉 ， 李化敏
（ 河南理工大学 资源与材料工程系 ， 河南 焦作市 ４４ ０ ） ５ ０３
摘 要： 简述 了电磁 辐射 法预 测岩爆 的原理 ， 实测给 出了有
岩爆的预测是深部开采工程 中遇到 的最棘手问
题之 一 。到 目前 为 止 ， 国际 上 还 没 有 一 个 国家 的岩
ｔｔ ｇｒｃ ｕｓ． ｏ ｎ ｏ ｋ ｂ ｒｔ ｉ
反映了岩爆等煤岩灾害动力现象 的主要影响因素， 电磁辐射强度主要反 映了煤岩体的受载程度及变形
Ｋｅ ｏ ｄ ：Ｒ ｃ ｂ ｍｔ Ｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｍｉｓ ｎ ｙ Ｗ ｒ ｓ ｏ ｋ ｕ ， ｌ ｃ ｍａ ｎ ｔ ｅ ｓ ｉ ｍｅｈ ｄ， ｒ ｃ ｏ ｔｏ
段， 根据前兆信 息判断岩爆 的危险程度 。根据现场
人员伤亡。随着矿井开采深度的增加 ， 延伸速度 的
加快 ， 深井岩爆逐渐显现， 并成为诱发矿 区地压破坏 灾难 的又一大触发因素 。
煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用
王恩元,何学秋,窦林名等.煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用.地球物理学报,2005,48(1):216～221Wang E Y ,He X Q ,Dou L M ,et al .Electromagnetic radiation characteristics of coal and rocks durin g excavation in coal mine and their application .Chinese J .G eophys .(in Chinese ),2005,48(1):216～221煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用王恩元,何学秋,窦林名,周世宁,聂百胜,刘贞堂中国矿业大学能源与安全工程学院,徐州 221008摘 要 运用研制的KBD5矿用本安型电磁辐射监测仪测试了煤矿采掘过程中工作面煤岩体的电磁辐射,分析了电磁信号与采掘工艺及煤岩动力灾害危险性等的关系.研究表明,煤矿采掘过程伴随产生电磁辐射,电磁辐射是煤岩体受到采动影响后应力重新分布或变形破裂趋向新的平衡的结果;有煤与瓦斯突出和冲击地压危险时,有明显的电磁异常前兆;采取防治措施后,电磁辐射显著下降.电磁辐射技术在煤矿可以用于预测煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害.关键词 煤矿采掘过程 电磁辐射异常 煤与瓦斯突出 冲击地压文章编号0001-5733(2005)01-0216-06 中图分类号 P631 收稿日期 2003-05-07,2004-09-30收修定稿Electromagnetic radiation characteristics of coal and rocks during excavationin coal mine and their applicationWANG En _Yuan ,HE Xue _Qiu ,DOU Ling _Ming ,ZHOU Shi _Ning ,NIE Bai _Sheng ,LIU Zhen _TangCo lleg e o f Ene rg y &Saf ety Engin ee rin g ,Ch ina Uni ver sit y of Mini ng an d Te chn ol og y ,Xu zho u 221008,C hinaA bstract Electromagnetic radiation (E MR )signals produced by coal and rocks in working faces during excavation in c oal mine were measured with the KBD5electro magnetic radiation monitoring equipment .We analyze the relationships bet w een electromagnetic radiation signals and excavation ,dyna mic disaster fatalness of coal and rocks .Our research sho ws that the electromagnetic radiation is produced in the course of excavation ,which is the result of the stress redistribution or defor mation and fracture of coal and roc ks tending to a ne w balance when affected by excavation .There is obvious electromagnetic anomaly precursor when there is danger of coal and gas outburst or roc k burst ,and electromagnetic radiation intensity drops notably after taking measures .The electromagnetic radiation technology can be used for forecasting dynamic disasters such as coal and gas outburst and rock burst in c oal mine .Keywords Coal mine excavation ,Electromagnetic radiation anomaly ,Coal and gas outburst ,Rock burst .基金项目 国家自然科学基金项目(50204010)、国家自然科学基金重点项目(50134040)和江苏省自然科学基金项目(BK2001075)资助.作者简介 王恩元,男,1968年生,副教授,1997年于中国矿业大学安全技术及工程专业获博士学位,主要从事矿山煤岩灾害动力过程及其预测技术、煤岩电磁辐射及其技术应用研究.E -mail :weytop @1 引 言实验室条件下受载煤岩体破裂时能够产生电磁辐射已被大量的研究所证实[1～5],矿井塌陷过程中也有电磁辐射产生[4],那么煤矿采掘过程中受采动影响的煤岩体能否产生电磁辐射呢?煤矿采掘过程中可能会发生煤岩动力灾害.煤岩动力灾害是压力超过煤岩体的强度极限,聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放,较大范围的煤第48卷第1期2005年1月地 球 物 理 学 报CHINE SE JOURNAL OF GE OPHYSICSVol .48,No .1Jan .,2005岩体或含瓦斯煤岩体突然失稳而发生冲击或突出的现象,变形破裂过程是一个由流变到突变发展的过程[5],主要有冲击地压和煤与瓦斯突出等.煤岩动力灾害预测预报就是要在冲击或突出等煤岩动力灾害发生前对煤岩体所处的动力灾害危险程度做出判断.现行常规的煤岩动力灾害预测方法主要是钻屑法.在煤矿,也用钻孔瓦斯涌出初速度或钻屑瓦斯解吸指标来预测煤与瓦斯突出.这些预测方法从时间上来说,是一种静态预测方法,从空间上来说,是一种点(或线)信息的方法.钻屑法打钻及参数测定需占用作业时间和空间,工程量很大,预测作业时间也较长,对生产有一定的影响,预测所需费用也较高.并且这种静态法的准确性也不是很高,易受人工及煤岩体的结构、应力分布不均匀和不稳定的影响,突出危险预测的准确性在很大程度上取决于钻孔布置及预测时刻在空间和时间上的代表性.近几年来常出现预测指标未超过临界值而发生突出灾害的事例[6,7].究其原因,采掘空间或巷道周围煤岩体的结构、应力在空间上分布是不均匀的,也是不稳定的,在钻孔附近取得的预测结果仅仅是局部的,并不能完全反映工作面前方整个预测范围内的突出危险性;在预测时刻取得的结果也只是静态的,并不能完全反映煤岩体稳定前整个时期内的突出危险性,因为煤岩体处于动态变化之中.因此基于地球物理方法的动态连续预测研究正日益引起人们的重视.目前已经将声发射技术初步应用于预测矿井煤岩动力灾害[8].电磁辐射的接收可实现定向及非接触,在监测过程中比声发射有较大优势.如果矿井采掘过程中能够产生电磁辐射,并且在煤岩动力灾害发生前有电磁辐射异常,那么可将电磁辐射技术应用于矿井预测煤岩动力灾害,这会使煤岩动力灾害预测技术发生很大的突破.电磁辐射法预测预报煤岩动力灾害具有可实现非接触、区域性(较大范围)、连续动态监测、可节省大量的钻探工程量、对生产影响小及不受煤岩体在空间上分布不均匀及时间上不稳定的影响等优点.本文将研究煤矿采掘过程中工作面煤岩体的电磁辐射特征,并分析电磁信号与采掘工艺及煤岩动力灾害危险性等的关系.2 测试系统由于煤矿井下有瓦斯,测试仪表必须符合防爆要求.为此开发了KB D5矿用本安型电磁辐射监测仪,由定向接收天线和接收机组成,其功能主要有:参数输入、电磁信号接收、数据处理、数据存储、数据显示、通讯等.接收天线为磁性天线,极化方式为轴向圆极化,其带宽为1～500kHz,在该范围内其增益波动幅度为±1dB.煤岩体电磁辐射原始信号为阵发性的脉冲信号,其频带很宽,且其主频带随载荷而发生变化,根据电磁场理论及采掘工作面监测范围确定接收机的测量频率范围为1～500kHz[2],采用时域宽频接收.为了克服测试数据量大且矿用监测仪存储空间小的矛盾,在测试过程中对数据作了统计处理:统计每秒钟的电磁辐射强度(电压)极大值和脉冲数作为显示或输出指标.煤岩体的变形破裂是区域性的,存在很多辐射源,辐射源表现为随机的,而且电磁辐射在传播过程中受到裂隙及层理界面的反射、散射和边缘绕射,常会使到达接收天线处的电磁波的极化状态不可预测.3 掘进过程的电磁辐射特性3.1 测试环境测试矿井位于地下500～1000m,地面电磁干扰信号影响较小.测试前对环境影响进行了测试及分析.测试结果表明,在有效测试范围周围2m以内,采、掘、运输机械的开机和停机时电磁辐射测值出现一个或一组强度很高的尖脉冲,而在正常运行过程中无影响;在有效测试范围2m以外时,采、掘、运输机械、井下照明对测试没有影响;局部通风机离测点较远,对测试也没有影响.本文测试结果均是在测试地点5m以内工作机械停止工作的情况下完成的.3.2 测试方案在有突出危险的煤层中掘进巷道时,根据《煤矿安全规程》[9]需要采取预测和防治煤与瓦斯突出措施.在掘进工作面进尺后,测试了工作面前方煤体的电磁辐射,预测有突出危险并采取卸压和排放瓦斯措施后,又测试了工作面煤体电磁辐射,同时测试了钻屑量、钻孔瓦斯涌出初速度或钻屑瓦斯解吸指标等常规指标,并进行了对比分析.电磁辐射测点距掘进工作面前方煤壁0.8m左右(如图1所示).定向接收天线朝向工作面前方煤体.测试过程中巷道后方5m内不允许有机械工作.3.3 测试结果及分析图2～4分别为在平顶山煤业(集团)公司八矿掘进工作面不同情况下的电磁辐射测试结果.结果217 1期王恩元等:煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用图1 掘进工作面电磁辐射测试示意图Fig .1 Sketch map of electromagnetic radiation testat an excavation working face表明,煤矿掘进工作面煤岩体有电磁辐射产生(图2,3),电磁辐射信号明显强于邻近较为稳定巷道周围的电磁信号(图4),表明掘进工作面煤岩体的电磁辐射信号强于背景电磁干扰.掘进工作面有突出危险时,有明显的电磁前兆:煤体电磁辐射信号较强(图2a ),脉冲数(N )较大(图2b ),明显高于无突出危险或正常情况下的电磁辐射(图3).在其他煤矿(如焦作矿区、淮南矿区、沈阳红菱煤矿、徐州张集煤矿等)的测试结果也提供了充分的证明.图2 13190掘进工作面有突出危险时电磁辐射的测试结果(a )电磁辐射强度E 变化;(b )电磁辐射脉冲数的变化.Fig .2 E MR test results on the 13190excavation working face with outburst danger(a )Change of EMR intensity ;(b )Change of EMR puls e number.图3 13190掘进工作面无突出危险时电磁辐射的测试结果(a )电磁辐射强度变化;(b )电磁辐射脉冲数的变化.Fig .3 E MR test results on the 13190excavation working face without outburst danger (a )Change of E MR intensity ;(b )Change of E MR pulse number.图4 稳定巷道电磁辐射及其变化(a )电磁辐射强度变化;(b )电磁辐射脉冲数变化.Fig .4 E M R and its change in a steady roadway (a )Change of E MR intensity ;(b )Change of E MR pulse number .218地球物理学报(Chinese J .Geophys .)48卷 工作面前方煤体内不同的位置处,测定的电磁辐射是不同的,由钻孔口进及煤体深部,电磁辐射逐渐增大,出现最大值后,又逐渐降低,整体上呈现一个与应力变化相类似的曲线(图5),与能够反映煤岩体应力状态的钻屑量指标完全一致.图5 煤体电磁辐射与深度L 间的关系Fig .5 Relationship bet ween coal body E MR anddepths图6 沿巷道出口方向电磁辐射测定情况Fig .6 EMR test results along the exit direction巷道内不同位置处测定的电磁辐射也是不同的.当工作面工作机械停止工作且没有其他的电磁干扰时,沿巷道出口方向,电磁辐射呈现衰减趋势,距离煤壁越远,电磁辐射越弱(图6),这表明距煤岩体变形破裂较为强烈区域越远,测试电磁辐射越弱,也表明在掘进工作面,电磁辐射主要来源于掘进工作面前方.4 采煤过程电磁辐射特性4.1 测试方法在回采工作面或顺槽中测试时,每隔10m 或20m 左右布置一个测点(图7),当某一测点电磁辐 射较强时,在周围加密测点,测点间距为5～10m .测试时,天线朝向需要进行测试的煤岩体区域并固定,连接天线与接收机后即可进行测试.采用KBD5监测仪也可进行定点、长时间监测.图7 回采工作面或巷道测点布置示意图Fig .7 Sketch map of monitoring points on a stope workin gface or a roadway4.2 测试结果及分析在采煤过程中,回采工作面和上、下顺槽中均有电磁辐射产生.电磁辐射的强弱与应力有密切关系:应力大或应力集中的区域,或变形破裂强烈的区域,电磁辐射较强.有发生冲击地压危险的区域,应力较大,发生冲击地压前电磁辐射异常.图8为2001年3月6日～12日山东华丰煤矿回采工作面顺槽的电磁辐射强度测试结果,3月9日电磁辐射较强,3月10日发生了1.7级冲击地压.电磁辐射强度和脉冲数较大的区域,采取卸压爆破措施后,电磁辐射强度和脉冲数大幅度降低.图9为徐州三河尖煤矿工作面回采过程中材料道电磁辐射测试结果[10],17日夜班1时电磁辐射较强,工作面停采,17日早班9时电磁辐射仍较强,且有增大趋势,结合工作面实际状况预测此时已达到相当危险的状态,早班对工作面危险区域采取了卸压爆破措施.之后,17日16时进行测试,电磁辐射幅值大幅度下降,防治效果明显.图8 华丰煤矿电磁辐射测试结果Fig .8 Electromagnetic radiation test results in the Huafeng coal mine219 1期王恩元等:煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用图9 有冲击危险采取防治措施前后电磁辐射强度变化Fig .9 Change of electromagnetic radiation amplitude before and after taking measures against rock burst danger 钻屑量S 、钻孔瓦斯涌出初速度q 、钻屑瓦斯解吸指标Δh 2和综合指标R (无量纲)等指标能够反映煤岩动力灾害的危险性[11].图10为2003年7月23日徐州张集煤矿7353回采工作面不同位置处煤体电磁辐射与常规指标之间的对应关系,图11为2002年焦作九里山煤矿15011工作面左前方测点电磁辐射强度与常规指标之间的关系.从两图可以看出,电磁辐射与常规预测指标有较好的对应关系.需要说明的是,在焦作九里山煤矿钻屑量是不敏感指标.图10 电磁辐射脉冲数N 与钻屑瓦斯解吸指标Δh 2间的对应关系Fig .10 Relationship bet ween E MR pulse number and gasdesorption index Δh 2ofdrillings图11 15011工作面左前方测点电磁辐射与常规指标之间的关系Fig .11 Relationship between electromagnetic radiation and general index in the left front of 15011working face目前该项技术及装备已在有动力灾害危险的矿井进行试验或推广应用,如在徐州三河尖煤矿、抚顺老虎台煤矿、新汶华丰煤矿、大屯孔庄煤矿和兖州东滩煤矿等用于预测冲击地压,在焦作矿区、淮南矿区、沈阳红菱煤矿、徐州张集煤矿等用于预测煤与瓦斯突出.测试了大量的数据,表明采用电磁辐射法预测煤与瓦斯突出、冲击地压效果均很好.可见,用电磁辐射法超前预测煤岩动力灾害和检验防治措施效果是可行的.5 采掘过程电磁辐射机理的探讨分析 地层中的煤岩体未受采掘影响时,基本处于准平衡状态.掘进或回采空间形成后,周围煤岩体失去应力平衡,处于不稳定状态,必然要发生变形或破裂,以向新的应力平衡状态过渡.煤岩体承受应力越大,煤岩体变形破裂过程越强烈,电磁辐射信号越强.当采掘空间或巷道周围煤岩体处于基本稳定状态时,煤岩体仍然承受着上覆岩层的应力作用,处于流变状态,同样会产生电磁辐射.在采掘工作面前方,依次存在着三个区域,它们是松弛区域(即卸压带)、应力集中区和原始应力区.采掘空间形成后,煤体前方的这三个区域始终存在,并随着工作面的推进而前移.由松弛区到应力集中区,应力及瓦斯压力越来越高,电磁辐射信号也越来越强.在应力集中区,应力和瓦斯压力达最大值时,煤体的变形破裂过程也较强烈,电磁辐射信号最强.越过峰值区后进入原始应力区,电磁辐射强度将有所下降(图5),这与反映煤岩体应力状态的钻屑量指标变化完全一致.采用非接触电磁辐射法测定的是总体电磁辐射强度和脉冲数,预测范围包含了应力松弛区和应力集中区.煤与瓦斯突出是地应力(包括顶底板作用力和侧向应力)、瓦斯压力和煤岩体共同作用的结果,冲220地球物理学报(Chinese J .Geophys .)48卷 击地压是地应力(包括顶底板作用力和侧向应力)和煤岩体共同作用的结果,二者均是经过一个发展过程后产生的突变行为,发生前有明显的前兆:工作面前方煤岩体或含瓦斯煤岩体处于高应力状态,煤岩体电磁辐射信号较强,或处于逐渐增强的变形破裂过程中,煤岩体电磁辐射信号逐渐增强.煤岩体的应力越高,瓦斯压力越大,突出危险性越大.应力越高,冲击危险性越大.电磁辐射强度和脉冲数两个参数综合反映了煤体前方应力的集中程度和煤岩体突出或冲击危险的程度,因此可用电磁辐射法进行突出和冲击地压等煤岩动力灾害危险性预测.参考文献(Refer ences)[1]何学秋,刘明举.含瓦斯煤岩破坏电磁动力学.徐州:中国矿业大学出版社,1995He X Q,Liu M J.Fracture Electro-magnetic Dynamic of Coal orRock Containing Gas(in Chines e).Xuzhou:China Uni versity ofM ining and Technology Press,1995[2]王恩元.含瓦斯煤破裂的电磁辐射和声发射效应及其应用研究[博士论文].徐州:中国矿业大学能源科学与工程学院,1997Wang E Y.The effect of E M E&AE during the fracture of coalcontaining gas and its applications[Ph.D.thesis](in Chinese).Xuzhou:College of Energy Science and Engineering,ChinaUniversity of M ining and Tec hnology,1997[3]王恩元,何学秋.煤岩变形破裂电磁辐射的实验研究.地球物理学报,2000,43(1):131～137Wang E Y,He X Q.Experiment study on electromagnetic radiationof coal or rock during deformation and fracture.C hines e J.Geophys.(in Chines e),2000,43(1):131～137[4]国家地震局科技监测司.震前电磁波观测与实验研究文集.北京:地震出版社,1989.1～4Department of Science and Technology of China Seis mologicalBureau.Anthology of Electromagnetic Wave Observation BeforeEarthquake and Experiment Study(in Chinese).Beijing:Seis mological Press,1989.1～4[5]何学秋.含瓦斯煤岩流变动力学.徐州:中国矿业大学出版社,1995He X Q.R heol ogical Dynamic of Coal or R ock Containing Gas(inChinese).X uzhou:China Univers ity of M ining and TechnologyPress,1995[6]苏文叔.利用瓦斯涌出动态指标预测煤与瓦斯突出.煤炭工程师,1996,(5):2～7Su W S.Probing into the prediction of gas and coal outburs t withdyna mic index of gas emission.C oal Engineer(in Chines e),1996,(5):2～7[7]王恩元.电磁辐射法监测煤与瓦斯突出危险性技术及其应用研究[博士后研究报告].徐州:中国矿业大学能源科学与工程学院,1999Wang E Y.Study on coal and gas outburs t forecas t technology withel ectromagnetic radiation method and its applicati on[Postdoctoralreport](in Chinese).Xuzhou:College of Energy Science andEngineering,China Univers ity of Mining and Technology,1999 [8]胡 菊,魏风清.俄罗斯-6型地震声学监测系统在八矿的试验应用.煤炭工程师,1994,(6):41～46Hu J,Wei F Q.Experiment application of Russia_6earthquakeacous tic monitoring s ystem in8th coal mine.Coal Enginee r(inChinese),1994,(6):41～46[9]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程.北京:煤炭工业出版社,2001China Coal Mine Safet y Supervise Bureau.Coal Mine Safet yR egulation(in Chinese).Beijing:China Coal Indus try Publis hingHouse,2001[10]窦林名.煤岩突变的声电效应规律及其应用研究[博士后研究报告].徐州:中国矿业大学能源科学与工程学院,2001Dou L M.St udy on acousto_electric effect law of coal or rockmutation[Postdoctoral report](in Chines e).X uzhou:Coll ege ofEnergy Science and Engineering,China Univers ity of Mining andTec hnology,2001[11]于不凡,王佑安.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册.北京:煤炭工业出版社,2000Yu B F,Wang Y A.Manual for Gas Disaster Prevention andUtilization in Coal Mine(in Chinese).Beijing:China Coal Indus tryPubl is hing House,2000221 1期王恩元等:煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用。
电磁辐射在煤矿冲击地压监测中的应用
电磁辐射在煤矿冲击地压监测中的应用作者：孟德龙来源：《硅谷》2013年第21期摘要随着我国矿井开采深度加深，煤岩动力灾害越来越严重，严重威胁井下工人安全影响煤矿的经济效益。
文章通过介绍电磁辐射预测法的基本原理，介绍了电磁辐射法在预防煤与瓦斯突出、冲击矿压中的应用，体现了它的有效性和相对传统方法高的准确性。
关键词电磁辐射；煤岩动力灾害；煤与瓦斯突出；冲击地压中图分类号：TD324 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0083-02随着我国煤炭开采历史的增长，矿井的深度越来越深，随之而来的是越来越显著的煤岩动力灾害（主要包括煤与瓦斯突出，冲击矿压等）。
虽然近年来我国百万吨死亡率逐年下降，但由煤岩动力灾害产生的直接或间接事故已约占全年煤矿事故的2/3，直接导致煤矿安全、经济的严峻态势，所以建立健全有效的动力灾害预报系统对煤矿和工人都有重要的意义。
本文所描述的煤岩电磁辐射（EME）法就是一种近年由中国矿业大学率先研究应用的新方法。
目前，我国对冲击地压的监测方法主要有钻屑法、顶板动态仪法、钻孔应力计法等方法，这几种都属于接触式间接反映岩体应力变化的探测法，具有相对较明显的缺陷：钻屑法要想达到较高的预测精度需要较大范围的打孔，工作量较大，而且，其计算要求的数据都与人工的操作时间性有较大关系，相对误差较大；顶板动态测量系统则是在顶板外壁有较显著变形才能被人警觉，达到其极限报警值时往往发育接近完成，而钻孔应力计法一方面在测量过程中对密封要求高，另一方面，本身打孔测应力就对对煤岩应力有一定的破坏，所以结果定与实际情况有出入。
而电磁辐射法则是一种非接触可连续预测的方法，实验验证和实际应用效果都很好。
1 电磁辐射（EME）预测法基本原理电磁辐射（EME）方法是一种地球物理法，其发现和研究首先是由前苏联的科学家在研究岩石的形变时发现的，主要应用于桥梁隧道等工程方面，后来经过发展才应用于煤矿及其他有电磁辐射现象的地方。
岩石破裂时电磁辐射的影响因素和机理
岩石破裂时电磁辐射的影响因素和机理
刘煜洲;刘因;王寅生;金安忠;傅建民;曹静平
【期刊名称】《地震学报》
【年(卷),期】1997(019)004
【摘要】根据实验提出，岩石破裂时产生电磁辐射的影响因素主要是岩石力学性质和矿物组成，脆性破裂的样品和含石英，黄铁矿，黄铜矿等的样品易产生电磁辐射，存在３种破裂－辐射效应；晶体破裂效应，压电效应和天然半导体效应，分别是产生高频信号，低频信号和具有独特波形的中频信号的主要机理。
【总页数】8页(P418-425)
【作者】刘煜洲;刘因;王寅生;金安忠;傅建民;曹静平
【作者单位】中国合肥230009合肥工业大学;中国合肥230009合肥工业大学【正文语种】中文
【中图分类】P315.7
【相关文献】
1.岩石破裂电磁辐射监测系统研制 [J], 朱福荣;朱红秀;姚欣歆;魏争;黄松岭
2.岩石破裂电磁辐射频率与岩石属性参数的关系 [J], 李夕兵;万国香;周子龙
3.岩石破裂时电磁辐射的机理研究 [J], 朱元清;罗祥麟;郭自强;赵志光;祝中伟
4.晶体和岩石破裂时电磁辐射的可能机制[J], Х.,НГ;陈有发
5.岩石破裂过程中电磁辐射信号特征研究 [J], 张雪娟;何明文;王红强
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《2024年多因素作用下受载煤岩体电磁辐射规律实验研究》范文
《多因素作用下受载煤岩体电磁辐射规律实验研究》篇一一、引言随着煤矿开采的深入，煤岩体受载变形和破坏是矿井生产过程中的重要问题。
在这个过程中，电磁辐射（EMR）是一种重要的物理现象，它可以有效地反映煤岩体受载的力学行为。
然而，煤岩体内部的电磁辐射受多种因素影响，包括载荷条件、材料特性、地质环境等。
因此，研究多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的规律，对了解矿井地质状况、预防煤与瓦斯突出等事故具有重要意义。
二、文献综述在过去的几十年里，国内外学者对煤岩体电磁辐射的研究已经取得了一定的成果。
这些研究主要关注于电磁辐射的机理、影响因素以及在矿井生产中的应用。
然而，由于煤岩体本身的复杂性和多变性，以及外部载荷和地质环境的复杂性，目前对多因素作用下受载煤岩体电磁辐射规律的研究仍不够深入。
三、实验方法为了研究多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的规律，我们设计了一套实验装置和方法。
首先，我们选择了具有代表性的煤岩样品，并对其进行了详细的物理和化学性质分析。
然后，我们通过改变载荷条件、材料特性、地质环境等因素，对煤岩样品进行加载实验。
在实验过程中，我们使用高精度的电磁辐射检测设备，实时记录煤岩体在受载过程中的电磁辐射数据。
四、实验结果通过实验，我们得到了大量关于多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的数据。
首先，我们发现载荷条件对电磁辐射的影响显著。
随着载荷的增加，电磁辐射强度逐渐增大。
其次，煤岩体的材料特性也对电磁辐射产生影响。
例如，不同种类的煤岩具有不同的电磁辐射特性。
此外，地质环境也对电磁辐射产生影响。
例如，地下水、地应力等因素都会影响煤岩体的电磁辐射行为。
五、数据分析与讨论为了更深入地了解多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的规律，我们对实验数据进行了详细的分析和讨论。
首先，我们通过统计方法分析了不同因素对电磁辐射的影响程度。
我们发现，载荷条件和材料特性是影响电磁辐射的主要因素。
其次，我们通过对比不同煤岩样品的电磁辐射数据，分析了煤岩体内部结构对电磁辐射的影响。
《2024年煤岩电磁辐射理论与技术新进展》范文
《煤岩电磁辐射理论与技术新进展》篇一一、引言随着煤炭资源的开采深度不断增加，煤岩动力灾害问题日益突出，对矿山安全生产造成了严重威胁。
煤岩电磁辐射技术作为一种有效的煤岩动力灾害监测与预警手段，其理论与技术的不断进步对于提高矿山安全生产水平具有重要意义。
本文将就煤岩电磁辐射理论与技术的最新进展进行详细介绍。
二、煤岩电磁辐射基本原理煤岩电磁辐射是指煤岩体在受到力作用时，由于内部结构的变化而产生的电磁辐射现象。
其基本原理包括岩石力学、电磁学以及信号处理等方面。
煤岩体在受到外力作用时，其内部结构发生变化，导致电磁场发生变化，进而产生电磁辐射。
这种辐射信号与煤岩体的应力、应变、破坏等过程密切相关，因此可以通过监测电磁辐射信号来预测和预警煤岩动力灾害。
三、煤岩电磁辐射技术新进展1. 信号采集与处理技术随着数字信号处理技术的发展，煤岩电磁辐射信号的采集与处理技术得到了不断提高。
新型的电磁传感器具有更高的灵敏度和稳定性，能够更准确地采集煤岩电磁辐射信号。
同时，数字信号处理技术能够有效地提取出信号中的有用信息，提高信号的信噪比，为煤岩动力灾害的预测和预警提供更可靠的数据支持。
2. 多参数监测技术为了更全面地了解煤岩体的应力、应变等状态，煤岩电磁辐射技术逐渐与其它监测技术相结合，形成了多参数监测系统。
例如，将电磁辐射技术与微震监测技术相结合，可以同时监测煤岩体的电磁辐射和微震活动，从而更准确地判断煤岩体的破坏过程和位置。
3. 智能预警系统随着人工智能技术的发展，煤岩电磁辐射技术逐渐与智能预警系统相结合。
通过建立煤岩电磁辐射与煤岩动力灾害之间的关联模型，利用机器学习等技术对煤岩电磁辐射数据进行处理和分析，实现煤岩动力灾害的智能预警。
这种智能预警系统能够提高预警的准确性和时效性，为矿山安全生产提供有力保障。
四、应用前景与展望煤岩电磁辐射理论与技术的不断进步为矿山安全生产提供了新的手段。
未来，随着技术的进一步发展和完善，煤岩电磁辐射技术将在以下几个方面发挥更大作用：1. 提高预测精度：通过改进信号采集与处理技术，提高煤岩电磁辐射信号的采集和处理精度，进一步提高煤岩动力灾害的预测精度。
《2024年煤岩电磁辐射理论与技术新进展》范文
《煤岩电磁辐射理论与技术新进展》篇一一、引言随着煤炭资源的不断开采和利用，煤岩体中的地质结构及煤层中煤质的特性日益复杂。
对于矿井中的灾害预防与预警，特别是瓦斯、冲击地压等突发性地质灾害，人们正寻找一种更加精准和有效的探测手段。
其中，煤岩电磁辐射技术因其独特性而受到广泛关注。
本文将针对煤岩电磁辐射理论与技术的最新进展进行深入探讨。
二、煤岩电磁辐射的基本原理煤岩电磁辐射是指在煤矿或矿井内由于地应力、地温等作用而引发的岩石内部物理或化学过程，如矿井煤层气体（如瓦斯）逸出或地质应力作用过程中发生的岩石形变等现象产生的电磁波。
该技术主要利用煤岩在形变过程中产生的电磁辐射信号来研究煤岩的内部结构和性质。
三、煤岩电磁辐射技术的发展历程早期的煤岩电磁辐射研究主要基于地磁、声发射等原理，虽然能够检测到一定的信号，但精度和分辨率较低。
随着科技的进步，人们开始尝试利用更先进的电磁学理论和技术手段来研究煤岩的电磁辐射特性。
近年来，随着人工智能和大数据技术的快速发展，煤岩电磁辐射技术也得到了极大的提升和改进。
四、煤岩电磁辐射技术的新进展（一）理论研究的深入随着岩石力学、电磁学等基础理论的深入研究，人们对煤岩电磁辐射的机理有了更深入的认识。
如岩石在形变过程中产生的微裂纹、微破裂等现象与电磁波的传播有着密切的关系，这些研究成果为进一步发展煤岩电磁辐射技术提供了坚实的理论基础。
（二）技术的创新与升级1. 信号处理技术：通过引入小波分析、傅里叶变换等先进的信号处理技术，提高了对煤岩电磁辐射信号的识别和解析能力。
2. 传感器技术：新型的传感器技术如光纤传感器、无线传感器网络等的应用，提高了数据的采集精度和传输效率。
3. 智能化监测系统：基于大数据和人工智能技术，开发了能够实时监测和分析煤岩电磁辐射的智能化监测系统，提高了对煤矿地质灾害的预警和预防能力。
（三）技术应用范围的拓展随着煤岩电磁辐射技术的不断发展和完善，其应用范围也得到了拓展。
电磁辐射在地球物理勘探中的应用
电磁辐射在地球物理勘探中的应用地球物理勘探是一种广泛应用于地质勘探和矿产资源调查的技术手段。
电磁辐射作为地球物理勘探的重要组成部分，在探测地下地质信息和矿产资源方面发挥着不可替代的作用。
本文将探讨电磁辐射在地球物理勘探中的应用，介绍其原理和技术手段。
一、电磁辐射在地质勘探中的原理电磁辐射作为一种能量的传播方式，可以通过发射电磁波并接收其反射波或散射波，进而了解地下结构和特征。
地球物理勘探中常用的电磁辐射包括电磁波、地电场和磁场等。
1. 电磁波电磁波是电场和磁场以垂直于传播方向的横波形式传播的能量。
在地球物理勘探中，常用的电磁波包括射频波、红外线、可见光、紫外线和X射线等。
不同波长的电磁波在地下的反射和散射特性不同，可以提供地质勘探所需的信息。
2. 地电场地电场是由地球大气中的电离带和地下导体的分布所形成的电场。
地电场的变化与地下构造和岩石性质等相关，可以通过测量地电场的强度和方向，推测地下的电导率和电阻率，从而识别出地下矿体和地质构造特征。
3. 磁场磁场是由地球内部的地磁体和地壳中的磁性物质所形成的。
地球物理勘探中常用的磁场包括地球磁场和人工磁场。
地球磁场的强度和方向与地下的磁导率和磁性物质有关，可以通过检测磁场的变化，探测地下构造和矿产资源。
二、地球物理勘探中的电磁辐射技术手段地球物理勘探中利用电磁辐射进行探测的技术手段主要包括电法、磁法和电磁波测深等。
1. 电法电法是通过测量地下电阻率的变化，来推测地下的岩性、矿产质量和地下水等信息。
电法勘探中通常采用正、反电极系统，通过在地面上布设电极和施加电流，测量地下电位差和电场强度，计算地下电阻率分布，为地下构造和地质特征提供信息。
2. 磁法磁法是利用地下磁场的变化来检测地下构造和矿产资源的一种手段。
磁法勘探中使用磁场传感器测量地面上的磁场强度，并通过地面实测的磁场数据进行处理和解译，得到地下构造和矿产资源的信息。
3. 电磁波测深电磁波测深是利用电磁波在地下传播的速度和反射特性来探测地下构造和矿产资源的一种方法。
电磁辐射和光谱分析在地质研究中的新方法
电磁辐射和光谱分析在地质研究中的新方法地质研究是探索地球演化过程和内部构造的重要科学领域。
传统的地质研究方法主要依赖于野外勘查和实地观察，而随着科技的进步，电磁辐射和光谱分析作为一种新的地质研究方法逐渐引起了人们的关注。
本文将对电磁辐射和光谱分析在地质研究中的应用进行介绍。
一、电磁辐射在地质研究中的应用电磁辐射是指在空间传播的电磁波，它可以通过测量地球表面的电磁辐射强度来获取地下地质构造和矿产资源信息。
1. 电磁辐射在勘探地下矿产资源中的应用通过测量地球表面的电磁辐射强度，可以推断出地下的电磁反射或散射信息，从而确定地下矿产资源的分布情况。
例如，磁力和电磁法是常用的矿产勘探方法，通过对地表电磁辐射的测量，可以识别出地下的磁性物质和电导率异常，从而揭示地质构造和矿藏位置。
2. 电磁辐射在地震监测中的应用地震是地球内部活动的重要表现形式，传统的地震监测主要依赖于地震仪等设备。
而电磁辐射则可以作为一种新的地震监测手段。
地震会引发地下岩石的应力变化，从而产生电磁辐射信号。
通过对这些信号的分析，可以对地震进行监测和预测。
二、光谱分析在地质研究中的应用光谱分析是一种通过测量物质对不同波长光的吸收和发射特性来分析物质组成和性质的方法。
在地质研究中，光谱分析主要应用于矿物学和地球化学方面。
1. 光谱分析在矿物学中的应用矿物是地球表层的基本组成单元，矿物的组成和结构信息对于了解地球演化和矿产资源分布具有重要意义。
通过对矿物样品进行光谱分析，可以获取其吸收、发射特性等信息，进而确定矿物的成分和性质。
光谱分析在矿物鉴定、矿物性质评价和矿石选矿方面发挥着重要作用。
2. 光谱分析在地球化学中的应用地球化学研究涉及地球表层各种物质的组成、性质、迁移等问题。
光谱分析通过对地球样品进行光谱测量，可以快速、准确地确定样品中的元素含量和同位素组成。
例如，红外光谱和拉曼光谱被广泛应用于矿石的成分分析和痕量元素检测。
总结：电磁辐射和光谱分析作为一种新的地质研究方法，在地质勘探、矿产资源评价、地震监测等方面发挥着重要作用。
基于电磁辐射检测的地下金属矿产资源探测技术研究
基于电磁辐射检测的地下金属矿产资源探测技术研究基于电磁辐射检测的地下金属矿产资源探测技术研究摘要：地下金属矿产资源探测是矿产资源勘探工作的重要环节之一。
传统的地下勘探技术存在着探测深度有限、精度不高等问题。
而基于电磁辐射检测的地下金属矿产资源探测技术，通过测量地下电磁场来判别地下金属矿产资源的分布，具有非侵入性、高效率等优点。
本文将详细介绍基于电磁辐射检测的地下金属矿产资源探测技术，并重点讨论了电磁辐射检测技术在地下金属矿产资源探测中的应用。
关键词：电磁辐射检测；地下金属矿产资源；探测技术；应用一、引言地下金属矿产资源的探测对于矿业开发具有重要意义。
传统的地下勘探技术主要包括地震探测、地电探测、重磁探测等，但这些方法存在着探测深度有限、精度不高等问题。
基于电磁辐射检测的地下金属矿产资源探测技术被广泛研究和应用，该技术通过测量地下电磁场来判别地下金属矿产资源的分布，具有非侵入性、高效率等优点。
本文将详细介绍基于电磁辐射检测的地下金属矿产资源探测技术，并重点讨论了电磁辐射检测技术在地下金属矿产资源探测中的应用。
二、基于电磁辐射检测的地下金属矿产资源探测技术1. 电磁辐射检测原理基于电磁辐射检测的地下金属矿产资源探测技术是利用地下金属矿产资源的电磁性质来进行探测的。
地下金属矿产资源在地下存在时，会产生电磁场，而电磁辐射检测技术就是通过测量地下电磁场来判断地下金属矿产资源的分布情况。
具体来说，电磁辐射检测技术主要包括电磁感应法、电磁波法等。
2. 电磁感应法电磁感应法是一种应用电磁感应现象测量地下金属矿产资源的方法。
该方法是通过感应线圈测量地下金属矿产资源所产生的电磁场变化来判断地下金属矿产资源的存在与否。
电磁感应法主要包括低频感应法、中频感应法和高频感应法等。
3. 电磁波法电磁波法是一种应用电磁波与地下金属矿产资源相互作用来探测地下金属矿产资源的方法。
电磁波法主要包括电磁波传播理论、电磁波探测仪器和数据处理等方面。
1887年，德国物理学家赫兹第一次发现，当电磁辐射（光）照在某些金属上时，金属会发出电子。
1887年，德国物理学家赫兹第一次发现，当电磁辐射（光）照在某些金属上时，金属会发出电子。
1887年，德国物理学家赫兹第一次发现，当电磁辐射（光）照在某些金属上时，金属会发出电子。
这件事情本身并不特别值得注意。
金属的一个特性就是，它的某些电子只是松散地束缚在原子里（这也是为什么金属是良好的导电体）。
光照在金属表面时，会将能量释放出来，就像在阳光下我们会觉得皮肤暖洋洋的。
这些能量会激发起金属里的电子，一些松动的电子就可能完全脱离金属表面跑出来。
但是，当我们更仔细地来研究射出电子的性质时，光电效应的奇异特征就表现出来了。
乍看起来，你可能以为如果光的强度增大了（光更亮了），射出的电子的速度就会增大，因为入射电磁波的能量大了。
但事实不是这样的。
虽然这时候射出的电子的数目增大了，但它们的速度并没有改变。
另一方面，实验却发现，在入射光的频率增大时，射出电子的速度确实会增大；同样的，如果光的频率降低了，电子的速度也会减小。
（对电磁波谱的可见部分来说，频率的增大相当于光从红色变到橙色、黄色、绿色、蓝色、青色，最后到紫色。
频率比紫色光更高的是看不见的紫外线，然后是X射线；频率比红光还低的光是看不见的红外辐射。
）实际上，如果入射光的频率减小了，会出现射出电子为零的情形。
这时不论光源多么强大炫目，电子都只停留在金属表面。
由于某种未知的原因，入射光的颜色——而不是总能量——决定着电子是否发射出来，并且决定着射出电子的能量。
1905年，爱因斯坦对上述的“光电效应”找到了一个解释，因为这个发现，他获得了1921年的诺贝尔物理学奖。
爱因斯坦建议用普朗克的波动能量包来重新描绘光的图景。
在他看来，一束光其实可以认为是一股光粒子流——后来化学家刘易斯为光的微粒起了一个好听的名字，光子。
为了有一个数量的感觉，我们拿灯泡为例。
根据光的粒子观，一只普通100瓦的灯泡每秒钟大概会发出1万亿亿（10^20）个光子。
爱因斯坦用这个新概念提出了光电效应背后的微观机制：他指出，当一个电子被足够能量的一个光子击中时，它就会从金属表面逃逸出来。
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（6）[17]。 其中：
E2（ z）=ce-浊xe（i 棕t-kx）
（6）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
c
=-
滋0dz1T0 棕2 浊2+i2k浊+滋0着xx 棕2-k
2
（7）
2 金属矿岩中电磁信号的传播
若不考虑产生电磁信号的“应力波源”的衰减，
电磁信号在完整的非金属矿岩石中的传播时，几乎
关键词：衰减；纵波；电磁信号；电导率
中图分类号：TU452
文献标识码：A
近年来，岩石受力变形破裂过程中产生的电磁 辐射信号备受人们的关注[1-5]。研究者开展了大量的 室内实验来探测该种电磁信号，并试图研究它的产 生机制[6-10]。岩石破裂电磁辐射效应的研究，对于地 震预测或者金属矿山冲击地压危险性的监测等均有 重要的研究价值。金安中等人开展了野外爆破试验， 在爆点附近记录到了中低频电磁信号，并说明该信 号受岩石属性、爆破能量以及观测距离和方向等众 多因素的影响[11]。赵扬锋等[12]人研究结果表明岩石 变形破裂产生的电荷信号受应力变化速率的影响， 在应力变化速率大时，会有较强的电荷信号出现。宋 大钊等[13]人研究了煤岩体损伤破坏过程中的能量转 化机制，并建立了受载煤岩体的电磁辐射能与耗散 能两者间的关系。赵伏军等[14]人试验结果表明，岩石 破碎过程中产生的声发射和电磁辐射信号波形变化 与刀具侵入的载荷曲线均呈跃进式特征，且具有较 好的一致性；声发射和电磁辐射信号随加载速率增 加而增强。为了解释所探测到的岩石电磁信号，人们 提出了各自不同的观点，比如“动电效应”，裂纹尖端 电荷运动、微破裂产生电偶极子、偶电层 的 [4，10，22] 观 点 、电 子 发 射 激 发 空 气 、天 然 半 导 体 效 应 [7]、压 电 压 磁效应[ 6-7]等，目前关于电磁辐射的产生机制还没有
籽e
为炸药密度，kg/m3；D
为炸药波速，m/s。Pe=
籽eD2 b+1
，
对于常用固体炸药，可近似取 b=3。
结合压电方程和麦克斯韦方程组可得[17]：
E（1
z）=-
滋0dz1T0棕2 滋0着xx棕2-k2
e（i 棕t-kx）
（3）
式中：滋0 为真空磁导率，H/m；着xx 为介电系数，F/m；dz1 为压电系数，C/N；下标 1 是为了与下面的电场进行
以令：
k=茁+i琢 2.1 无衰减平面波下电磁信号
（8）
联合式（3）和式（8），则可以得到金属矿中的电
磁信号：
第 34 卷
（1）
收稿日期：2019-03-03 资助项目：贵州省自然科学基金（[2017]1072） 作者简介：万国香（1979-），女，江西南昌人，副教授，主要从事岩石破裂的电磁辐射和声发射研究工作。
8
T0=
2 籽cp 籽cp+籽eD
伊Pe
（2）
式中：籽 为岩石密度，kg/m3；cp 为岩石纵波波速，m/s；
不会产生宏观电流，基本属于理想化的问题，幅值不
会发生衰减。如果是金属矿岩，根据文献[20]，其电
导率最大值可达 10-2 S/m 左右，该值远大于非金属
矿岩石，因而容易形成宏观电流，产生焦耳热，从而
产生消耗电磁信号的能量。考虑到金属矿岩石具有
较高的电导率，可以近似地将它视为导体。在导体内
部有 J=滓E，此时的波矢量不再是实数，而是复数。可
区别，下标 z 表示方向。
1.2 衰减平面波下电磁信号
假设岩体中有一个 x 传播 x 偏振的衰减纵波，
形如式（4）[19]。
其中：
T1=x赞 T0e-浊xe（i 棕 t-kx）
（4）
T0=
2 籽cp 籽cp+籽eD
伊Pe，浊=0.826 1D0+0.139 3
（5）
式中：D0 为岩石的初始损伤，实际测量起来比较困难， 在工程上，一般取 D0臆0.6，因此在文中取 D0=0～0.6[19]。
定论[8]。Yoshida 等[15]试验结果表明，与非压电岩石的 试验结果相比，他们认为压电性是岩石破裂产生电 磁信号的最重要的产生机制。压电法已作为一种新 的找矿方法，在苏联（后来主要是俄国）应用了几十 年，取得了较好的地质效果，近年来我国的压电法也 越来越完善[16]。本课题组基于压电效应，研究了岩石 在爆炸应力波作用下岩石电磁信号特征[17]。另外，纵 观以往学者们的研究，对于金属矿岩中电磁辐射的 传播特性鲜有涉及，因此在前期工作的基础上，进一 步研究平面纵波下产生的电磁信号在金属矿岩中的 传播规律。
明显，当电导率增加到 10-4 S/m 量级时，电导率对电场的衰减逐渐增强。当电导率到达 10-2 S/m 时，电导率对电场的
衰减作用十分显著。当电导率低于 10-3 量级时，电导率对电场的衰减作用相比于初始损伤显得“弱”一些。当电导率
增大到近 10-2 S/m 时，电导率对电场的衰减作用越来越“强”。
第 34 卷第 3 期 2019 年 6 月
悦澡蚤灶葬 栽怎灶早泽贼藻灶 陨灶凿怎泽贼则赠
DOI：10.3969/j.issn.员园园9原062圆.2019.03.002
电磁辐射信号在金属矿岩中的传播
灾燥造援34，晕燥援3 Jun.圆园19
万国香 1袁王其胜 2袁李夕兵 3袁蔡十华 4
（1.嘉应学院 物理与光信息科技学院，广东 梅州 514015；2. 嘉应学院 土木工程学院，广东 梅州 514015；3.中南大学 资源与安 全工程学院，湖南 长沙 410083；4.江西师范大学 物理与通信电子学院，江西 南昌 330027）
摘 要：基于压电效应，研究理想平面纵波和衰减平面纵波两种情况下岩石产生的电磁信号在金属矿中的传播。根
据金属矿岩中波矢量的改变，得到了两种纵波条件下金属矿岩中电场的表达式。通过对表达式的计算，结果表明：电
场随着电导率、传播距离和初始损伤增大而不断减小。在电导率为 10-8 S/m 量级时，电导率对电场的衰减作用并不
1 平面波下电磁信号
本文首先基于压电效应，得到岩石中电磁辐射 信号，由于篇幅问题，在此暂时考虑岩石在纵波下产 生的电磁信号，横波可另行研究。 1.1 无衰减平面波下电磁信号
假设岩体中有一个纵波（x 传播 x 偏振），可以 表示为[18]：
T1=x赞 T0e（i 棕t-kx） 式中：棕 为角频率，rad/s；k 为波数，m-1。